1、1滨江学院课程报告课 程 简易频率合成器院 系 电子工程 专 业 电子科学与技术 班 级 电 科 （2） 任课教师 赵静 姓 名 凌超 2简易频率合成器一、技术指标1、输出信号的频率范围：1kHz-99kHz2、步进频率：1Khz3、输出电平为方波二、设计原理总体设计原理的框图与描述基准信号（1kHz) 鉴相器LPF压控振荡器(VCO)可编程分频器( N)拨动开关fR RfCD404631、CD4046 锁相环电路设计(1)、锁相环基本组成锁 相 环 主 要 由 相 位 比 较 、 、 压 控 振 荡 器 （ VCO） 、 线 性 放 大 器 、 源 跟 随 器 、 整形 电 路 等 部 分
2、构 成 。(2)、鉴相器（PD）鉴相器主要由放大整形电路和相位比较器组成。比 较 器 采 用 异 或 门 结 构 ， 当 两 个 输 人端 信 号 Ui、 Uo 的 电 平 状 态 相 异 时 ， 输 出 端 信 号 U 为 高 电 平 ； 反 之 ， Ui、 Uo 电 平 状态 相 同 时 ， U 输 出 为 低 电 平 。 当 Ui、 Uo 的 相 位 差 在 0-180范 围 内 变 化 时 ，U 的 脉 冲 宽 度 m 亦 随 之 改 变 ， 即 占 空 比 亦 在 改 变 。 对 相 位 比 较 器 ， 它 要 求Ui、 Uo 的 占 空 比 均 为 50%（ 即 方 波 ） ， 这
3、 样 才 能 使 锁 定 范 围 为 最 大 。 相 位 比 较 器 对 输 入 信 号 占 空 比 的 要 求 不 高 ， 允 许 输 入 非 对 称 波 形 ， 它 具 有 很 宽 的 捕 捉 频 率 范 围 ， 而且 不 会 锁 定 在 输 入 信 号 的 谐 波 。 它 提 供 数 字 误 差 信 号 和 锁 定 信 号 （ 相 位 脉 冲 ） 两 种 输 出 ，当 达 到 锁 定 时 ， 在 相 位 比 较 器 的 两 个 输 人 信 号 之 间 保 持 0相 移 。(3)、压控振荡器（VCO）CD4046 锁 相 环 采 用 的 是 RC 型 压 控 振 荡 器 ， 须 外 接 电
4、 容 C1 和 电 阻 R1 作 为 充 放 电 元件 。 当 PLL 对 跟 踪 的 输 入 信 号 的 频 率 宽 度 有 要 求 时 还 需 要 外 接 电 阻 R2。 由 于 VCO是 一 个 电 流 控 制 振 荡 器 ， 对 定 时 电 容 C1 的 充 电 电 流 与 从 9 脚 输 入 的 控 制 电 压 成 正 比 ，使 VCO 的 振 荡 频 率 亦 正 比 于 该 控 制 电 压 。 当 VCO 控 制 电 压 为 0 时 ， 其 输 出 频 率 最低 ； 当 输 入 控 制 电 压 等 于 电 源 电 压 VDD 时 ， 输 出 频 率 则 线 性 地 增 大 到 最
5、高 输 出 频 率 。VCO 振 荡 频 率 的 范 围 由 R1、 R2 和 C1 决 定 。 由 于 它 的 充 电 和 放 电 都 由 同 一 个 电 容C1 完 成 ， 故 它 的 输 出 波 形 是 对 称 方 波4(4)、低通滤波器CD4046 的滤波器是需要外接来完成的，使用 RC 型滤波器， RC 时间常数要选择合适的。取较大的时间常数则会引起过度的延迟；若取较小的时间常数，则抗干扰能力不强。（5） 、CD4046 外围参数选取主要参数的选取依据（图表或计算过程） ，模块电路图压控振荡器5电压为 5V，电阻 R1 我们选用 10k，根据合成器要求，频率在 100k 以下，即f0
6、min=0Hz,fomax=100kHz,R2 悬空，即无穷大，CX1,CX2 直接接入 200pf 的电容即可满足要求。低通滤波器适当选择滤波器的电容电阻，对改善环路捕捉性能及工作稳定性有很大作用。若取较大的时间常数则会引起过度的延迟；若取较小的时间常数，则抗干扰能力不强。综合考虑，选择 R4=100 k，C4=100nf.2、基准信号设计电路原理与参数选取我们采用 555 定时器来做基准信号，通过电容的充放电，两端电压的变化，555 阈值选择，产生方波信号。6假设刚开始 C1 上是充满电的，于是 2、6 引脚为高电平，6 脚高触发，3 号引脚输出低电平，同时内部放电管导通，C1 开始通过
7、R2 放电，放到电压为 1/3VCC 时低触发，3 号脚输出高电平，同时内部放电管截止，电容开始通过 R1、R2 充电，充到 2/3VCC 时高触发，3 号脚输出低电平，放电管导通电容放电，由此循环往复。高电平持续时间即为电容通过R1、R2 充电时电压从 1/3VCC 变为 2/3VCC 所用的时间，低电平持续时间即为电容通过7R2 放电电压从 2/3VCC 变为 1/3VCC 所用的时间。于是有T 高= (R1+R2)*C1ln(VCC-1/3VCC)/(VCC-2/3VCC)= 0.0005999S. T 低=R2*C1ln2=0.0004000S . T 总=0.001s s,f=999
8、.99Hz 占空比为 T 高/T 低=60% 3、分频电路设计电路原理与参数选取我们使用 74ls160 十进制计数器作为分频器，由于是两片扩展的，最进制为 10*10=100 进制。拨码开关用作进制选择，每当第二片计数器计满后，进位输出通过反相器重新置位两片计数器，使得进制可调。8由于 74LS160 是加一型计数器，在设初值时我们要进行取补操作，过程如下。设定初值 n置数 n如果加到 100触发加 1进位输出 1，计数清零否是分频输入分频输出如图可知当输入为 n 时，为 100-n 进制。三、电路焊接与调测1、元件清单元件名称 数量NE555 1CD4046 174LS160 28p 插座
9、 114p 插座 116p 插座 310k 五脚排阻 210nf 电容 110k 可调电阻 310k 电阻 29100k 电阻 2电容 51p 1电容 200p 1电容 104 1万用版 10*15 1四位拨动开关 22、调试过程（1） 、压控振荡器调试与波形（2） 、鉴相器调试与波形从图中可以见到相位比较器 1 输出波形为输入波形幅度异或的关系从图中可以见到，当输人信号的相位滞后于比较信号时，相位比较器输出的为正脉冲，当相位超前时则输出为负脉冲。在这两种情况下，从 1 脚都有与上述正、负脉冲宽度相同10的负脉冲产生。从相位比较器输出的正、负脉冲的宽度均等于两个输入脉冲上升沿之间的相位差。3、
10、调试结果简易频率合成器经调试可以产生 2k99kHz 的信号。达不到 1Khz 的频率可能是由器件本身原因或者布局焊接不合理造成的。实物图：11五制作体会。通过这次制作让我们学了非常多的东西。我们了解了什么是单片机，学会了如何更好的焊接，认识了很多元件及其功能，熟练了相关仪器的使用（如，万用表的使用） 。很多东西对于我们来说是很新鲜的。这也成为了我们抱着学习的态度去制作的动力。同时，我们学会了如何把理论的东西用到实践中去通过本次的学习我学习了电路设计的基本思路，在这次实验中我锻炼了自己的动手能力的同时也学到了一种分频电路的设计方法，相信在今后的学习中会有更大的进步，同时感谢老师的授课和指导。使
11、我更加扎实的掌握了有关模拟电子技术方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手操作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。在课程设计过程中，不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次实验终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！。
